JP4831474B2 - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の表示器を有し、虚像を表示させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かるヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボード１に配設された表示装置２が投射する表示光Ｌをフロントガラス３で運転者４の方向に反射させ、虚像Ｖ１，Ｖ２を表示させるものである（図７参照）。表示装置２は、第一の表示器５と、第二の表示器６と、ハーフミラー７とを有しており、これらの第一の表示器５，第二の表示器６，ハーフミラー７はハウジング９に収容されている。
実開昭６３−１６４０３８号公報

第一の表示器５は、ハーフミラー７から所定間隔ａを有して配置されており、第一の表示器５が発した表示光は、ハーフミラー７を透過し、フロントガラス３に投射される。一方、第二の表示器６は、ハーフミラー７から所定間隔ｂを有して配置されており、第二の表示器６が発した表示光は、ハーフミラー７で反射され、フロントガラス３に投射される。斯かる構成により、表示装置２は、第一の表示器５にて虚像Ｖ１を表示させると共に、第二の表示器６にて虚像Ｖ２を表示させることができる。

第一の表示器５とハーフミラー７の所定間隔ａは、第二の表示器６とハーフミラー７の所定間隔ｂよりも大きくなっており、虚像Ｖ１は、虚像Ｖ２よりも、運転者４から遠い位置に表示される。しかし、表示装置２は、ハーフミラー７からの所定間隔ａ，ｂが異なる２個の表示器５，６を配設することによって、表示位置が相違する複数の虚像Ｖ１，Ｖ２を表示できるが、虚像Ｖ１，Ｖ２は平面的であって、立体感がないという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、立体感がある虚像を表示できる車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、第一の表示光Ｌ１を発する第一の液晶表示器１１と、第二の表示光Ｌ２を発する第二の液晶表示器１２と、前記第一の表示光Ｌ１を透過させると共に前記第二の表示光Ｌ２を反射させる透過反射板１３と、を備え、前記第一の表示光Ｌ１によって第一の虚像Ｖ１を表示すると共に、前記第二の表示光Ｌ２によって第二の虚像Ｖ２を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０であって、前記第一の液晶表示器１１は、前記透過反射板１３に対して第一の所定角度Ａ１を有して配置された第一の透過型液晶表示パネル１６と、前記第一の透過型液晶表示パネル１６を透過照明する第一の発光素子１８と、前記第一の透過型液晶表示パネル１６と前記第一の発光素子１８との間に配置され前記第一の発光素子１８が発した照明光Ｍ１を集光させる第一のレンズ部材１７と、を有し、前記第二の液晶表示器１２は、前記透過反射板１３に対して第一の所定角度とは相違する第二の所定角度Ａ２を有して配置された第二の透過型液晶表示パネル２６と、前記第二の透過型液晶表示パネル２６を透過照明する第二の発光素子２８と、前記第二の透過型液晶表示パネル２６と前記第二の発光素子２８との間に配置され前記第二の発光素子２８が発した照明光Ｍ２を集光させる第二のレンズ部材２７と、を有すると共に、前記第一の液晶表示器１１または前記第二の液晶表示器１２の少なくとも一方は、前記第一の透過型液晶表示パネル１６または前記第二の透過型液晶表示パネル２６の前面側に配置されたプリズムシート２２を有するものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記透過反射板１３を透過した前記第一の表示光Ｌ１と、前記透過反射板１３にて反射された前記第二の表示光Ｌ２と、を更に反射させる凹面鏡４８を有するものである。

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記第二の液晶表示器１２は、前記第二の発光素子２８が発した照明光Ｍ２を前記第二の透過型液晶表示パネル２６に反射させる反射部材３２を有するものである。

また、本発明は、請求項４に記載したように、前記反射部材３２は、コールドミラーであるものである。

透過反射板に対する第一の透過型液晶表示パネルの第一の所定角度と、透過反射板に対する第二の透過型液晶表示パネルの第二の所定角度とを相違させたことによって、立体感がある虚像を表示できる。

以下、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０に応用した一実施形態を説明する。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１０は、第一の液晶表示器１１と、第二の液晶表示器１２と、ハーフミラー１３（透過反射板）と、反射器１４とを有している。ハーフミラー１３は傾斜配置されており、このハーフミラー１３の後方に第一の液晶表示器１１が配置されて、ハーフミラー１３の下方に第二の液晶表示器１２が配置されている。第一，第二の液晶表示器１１，１２，ハーフミラー１３及び反射器１４は、ハウジング１５に収容されている。

第一の液晶表示器１１は、液晶表示パネル１６（第一の透過型液晶表示パネル），レンズ部材１７（第一のレンズ部材），発光ダイオード１８（第一の発光素子），硬質配線板１９，ケース体２０，ヒートシンク２１，プリズムシート２２を有している。

液晶表示パネル１６は、ＴＦＴ型液晶セルの前後両面に偏光膜を貼着したものである。レンズ部材１７は、ポリカーボネート等の透光性樹脂からなるものであり、複数の凸レンズ部１７ａを有している。レンズ部材１７は、液晶表示パネル１６と発光ダイオード１８の間に配置されている。複数の発光ダイオード１８は、互いに近接して配置されており、硬質配線板１９に搭載されている。レンズ部材１７の各凸レンズ部１７ａは、夫々、発光ダイオード１８に対応する箇所に設けられており、発光ダイオード１８が発した光を集光させる。

ケース体２０は、白色の樹脂からなるものであり、略角筒形状となっている。液晶表示パネル１６は、ケース体２０の開口端に設けられており、発光ダイオード１８から発せられ、レンズ部材１７で集光された照明光Ｍ１により透過照明される。ヒートシンク２１は、熱伝導性が良好な金属（例えばアルミニウム）からなるものであり、複数の放熱フィン２１ａを有している。ヒートシンク２１は、硬質配線板１９の後面に配置されており、発光ダイオード１８が発した熱をハウジング１５の外に放出する。

プリズムシート２２は、複数の微細なプリズム部２２ａと基材２２ｂとを有しており、液晶表示パネル１６の前面側に配置されている。液晶表示パネル１６を透過した表示光Ｌ１は、プリズムシート２２の後面２２ｃから入射し、プリズム部２２ａによって反射される（図３参照）。プリズムシート２２の後面２２ｃは、液晶表示パネル１６と平行になっている。

第二の液晶表示器１２は、液晶表示パネル２６（第二の透過型液晶表示パネル），レンズ部材２７（第二のレンズ部材），発光ダイオード２８（第二の発光素子），硬質配線板２９，ケース体３０，ヒートシンク３１，コールドミラー３２（反射部材）を有している。

液晶表示パネル２６は、ＴＦＴ型液晶セルの前後両面に偏光膜を貼着したものである。レンズ部材２７は、複数の凸レンズ部２７ａを有している。複数の発光ダイオード２８は、互いに近接して配置されており、硬質配線板２９に搭載されている。レンズ部材２７の各凸レンズ部２７ａは、夫々、発光ダイオード２８に対応する箇所に設けられており、発光ダイオード２８が発した光を集光する。

ケース体３０は白色の樹脂からなるものであり、このケース体３０の開口端に液晶表示パネル２６が設けられている。液晶表示パネル２６は、発光ダイオード２８により透過照明される。ヒートシンク３１は、放熱フィン３１ａを有しており、硬質配線板２９の後面に配置されている。ヒートシンク３１は、発光ダイオード１８が発した熱を放出する。コールドミラー３２は、発光ダイオード２８が発した可視光からなる照明光Ｍ２を反射させると共に、赤外線ＩＲを透過させる。

ハーフミラー１３は、ガラス基板に反射膜を蒸着形成したものであり、ハウジング１５内に傾斜配置されている。ハーフミラー１３は、第一の液晶表示器１１が発した表示光Ｌ１を透過させると共に、第二の液晶表示器１２が発した表示光Ｌ２を反射させる。液晶表示パネル１６は、ハーフミラー１３に対して第一の所定角度Ａ１を有して配置されており、液晶表示パネル２６は、ハーフミラー１３に対して第二の所定角度Ａ２を有して配置されている（図４参照）。

反射器１４は、凹面鏡４８，ミラーホルダー４９，歯車５０及びステッピングモータ５１からなるものである。凹面鏡４８は、表示光Ｌを反射させ、車両のフロントガラスに投射する。凹面鏡４８はミラーホルダー４９に両面粘着テープにより接着されている。凹面鏡４８は、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着させ反射膜を形成したものである。ミラーホルダー４９はＰＢＴ等の樹脂からなるものであり、歯車部４９ａ及び軸部４９ｂが一体に形成されている。軸部４９ｂはハウジング１５に設けられた軸受部（図示しない）に軸支されている。

ステッピングモータ５１は、凹面鏡４８を回動させ、表示光Ｌ１，Ｌ２の投射方向を調整する。歯車５０はステッピングモータ５１の回動軸に取付けられており、歯車部４９ａと噛み合わされている。運転者４は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し、表示光Ｌ１，Ｌ２が目の位置に反射されるように、凹面鏡４８の角度を調整する。

ハウジング１５は、上側ケース６１と下側ケース６２とからなるものであり、上側ケース６１には、表示光Ｌが出射する窓部６４が設けられている。この窓部６４は、透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１５の上側ケース６１には遮光壁１５ａが設けられており、太陽光等の外光が第一，第二の液晶表示器１１，１２に入射し虚像Ｖ１，Ｖ２が見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。遮光壁１５ａは平板形状になっており、上側ケース６１の上部から斜めに垂下するように形成されている。

次に、図５に基づいて、虚像Ｖ１（第一の虚像），Ｖ２（第二の虚像）について詳述する。液晶表示パネル１６は、道路を模式的に表した図形等を表示し、第一の液晶表示器１１が発した表示光Ｌ１によって、虚像Ｖ１が表示される（図５（ａ）参照）。液晶表示パネル１６は、光軸に対して傾斜配置されており、虚像Ｖ１は、側面視で略水平に表示される（図５（ｂ）参照）。液晶表示パネル２６は、車両を模式的に表した図形等を表示し、第二の液晶表示器１２が発した表示光Ｌ２によって、虚像Ｖ２が表示される（図５（ａ）参照）。液晶表示パネル２６は、光軸に対して垂直配置されており、虚像Ｖ２は、側面視で略垂直に表示される（図５（ｂ）参照）。

本実施形態によれば、液晶表示パネル１６にて虚像Ｖ１を表示させると共に、液晶表示パネル２６にて虚像Ｖ２を表示させることができ、ハーフミラー１３に対する液晶表示パネル１６の第一の所定角度Ａ１と、ハーフミラー１３に対する液晶表示パネル２６の第二の所定角度Ａ２とを相違させたことによって、虚像Ｖ１，Ｖ２に立体感が生じる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、図６に示す他の実施形態の如く、液晶表示パネル１６と液晶表示パネル２６の位置を置換えても同様な効果を奏することができる。また、本実施形態の反射部材は、コールドミラーであったが、例えばトリミングフィルターであっても良い。

本発明の実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。 同上実施形態を示すプリズムシートの拡大断面図。 同上実施形態を示す要部拡大図。 同上実施形態を示す虚像説明図。 本発明の他の実施形態を示す要部拡大図。 従来例を示すヘッドアップディスプレイの概観図。

１０ 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
１１ 第一の液晶表示器
１２ 第二の液晶表示器
１３ ハーフミラー（透過反射板）
１６ 液晶表示パネル（第一の透過型液晶表示パネル）
１７ レンズ部材（第一のレンズ部材）
１８ 発光ダイオード（第一の発光素子）
２２ プリズムシート
２６ 液晶表示パネル（第二の透過型液晶表示パネル）
２７ レンズ部材（第二のレンズ部材）
２８ 発光ダイオード（第二の発光素子）
３２ コールドミラー（反射部材）
４８ 凹面鏡
Ｌ１ 第一の表示光
Ｌ２ 第二の表示光
Ａ１ 第一の所定角度
Ａ２ 第二の所定角度

Claims (4)

1. 第一の表示光を発する第一の液晶表示器と、第二の表示光を発する第二の液晶表示器と、前記第一の表示光を透過させると共に前記第二の表示光を反射させる透過反射板と、を備え、前記第一の表示光によって第一の虚像を表示すると共に、前記第二の表示光によって第二の虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記第一の液晶表示器は、前記透過反射板に対して第一の所定角度を有して配置された第一の透過型液晶表示パネルと、前記第一の透過型液晶表示パネルを透過照明する第一の発光素子と、前記第一の透過型液晶表示パネルと前記第一の発光素子との間に配置され前記第一の発光素子が発した照明光を集光させる第一のレンズ部材と、を有し、
   前記第二の液晶表示器は、前記透過反射板に対して第一の所定角度とは相違する第二の所定角度を有して配置された第二の透過型液晶表示パネルと、前記第二の透過型液晶表示パネルを透過照明する第二の発光素子と、前記第二の透過型液晶表示パネルと前記第二の発光素子との間に配置され前記第二の発光素子が発した照明光を集光させる第二のレンズ部材と、を有すると共に、
   前記第一の液晶表示器または前記第二の液晶表示器の少なくとも一方は、前記第一の透過型液晶表示パネルまたは前記第二の透過型液晶表示パネルの前面側に配置されたプリズムシートを有することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記透過反射板を透過した前記第一の表示光と、前記透過反射板にて反射された前記第二の表示光と、を更に反射させる凹面鏡を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記第二の液晶表示器は、前記第二の発光素子が発した照明光を前記第二の透過型液晶表示パネルに反射させる反射部材を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記反射部材は、コールドミラーであることを特徴とする請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
   

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